KR20190019235A - 이종소재 투피스 휠 제조공법 - Google Patents

이종소재 투피스 휠 제조공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종소재 투피스 휠 제조공법에 관한 것으로, 디스크부 제작단계; 림부 제작단계; 용접툴 예열단계; 접합 준비장착단계; 접합부 외측접합단계; 접합부 내측접합단계; 공명홀 가공단계; 마스킹단계; 투피스 휠 도장단계; 투피스 휠 제작완료단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

이종소재 투피스 휠 제조공법{Two-piece manufacturing method made of different materials}
본 발명은 이종소재 투피스 휠 제조공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 마그네슘 소재로 이루어진 디스크부와 알루미늄 소재로 이루어진 림부의 접합을 동일한 방향으로 하는 것을 통해 이종소재 간의 접합품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가열수단을 이용하여 용접툴을 자동으로 예열하여 작업시간을 단축할 수 있음은 물론, 간접 예열 방식으로 인해 의해 용접툴의 훼손이 방지되어 기대 수명을 향상시킬 수 있고, 온도센서를 통해 용접툴의 온도를 설정범위 내로 일정하게 유지시킴으로써 이종소재의 접합을 균일한 품질로 편리하게 접합할 수 있음과 더불어, 전처리액에 의한 도료의 흐름을 방지하여 도장불량을 막을 수 있으며, 마개의 형상구조를 통해 장착과 유지 및 탈착을 용이하게 하여 작업성을 향상시킬 수 있는 이종소재 투피스 휠 제조공법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 휠은 구조에 따라, 원피스(One piece), 투피스(Two piece), 쓰리피스(Three piece) 휠로 구분되어 있다.
그리고 투피스 휠은 림과 디스크를 따로 만들거나, 아우터 림(Outer Rim)만을 따로 만들어 용접 또는 볼트로 고정 결합하는 휠로서 일부를 분리하여 만들기 때문에 각각의 부분에 여러 가지 소재와 제조 방법을 적용할 수 있으므로 다양한 디자인과 경량화가 가능하다.
즉, 투피스 휠은 상기한 바와 같이 림과 디스크를 별도로 제작한 뒤, 림의 내주면에 디스크를 삽입한후 림 내주면과 디스크 외주면 사이를 용접하여 결합한다.
또한, 투피스 휠의 디스크부와 림부의 용접에 있어서는, 판재형 모재의 용접과는 달리, 원통형 림의 내주면 둘레를 따라 용접이 수행되어야 하기 때문에, 용접토치가 림 내주면 둘레 전체를 용접할 수 있도록 휠과 용접토치가 상대회전되어야 하고, 림과 디스크 사이의 간극에 용접토치가 정확하게 위치되도록 용접토치와 휠 사이의 위치 및 각도 조절이 요구된다.
따라서 본 출원인은 등록특허공보 제10-1709052호와 "휠 접합을 위한 마찰 교반 용접장비"를 개발하였었다.
KR 제10-1709052호 (2017.02.16.) B1 "휠 접합을 위한 마찰 교반 용접장비" - 핸즈코퍼레이션주식회사
그러나 종래의 기술에서는 휠을 항상 동일방향으로 회동시켜 용접을 이루기 때문에, 이종소재로 이루어진 디스크부와 림부의 접합시 외측과 내측의 접합방향이 서로 반대방향으로 이루어져, 내, 외측의 접합품질이 일정하지 못한 문제가 있었다.
또한, 이종소재로 이루어진 휠의 접합시 용접툴의 온도가 접합품질에 영향을 미치기 때문에 접합 진행 전 용접툴을 10 ~ 15분정도 가열하여 상기 용접툴을 200 ~ 250℃로 예열하는 과정을 거쳐야 했으므로 초기 공정에서 과다한 시간이 필요한 문제가 있다.
아울러 토치를 이용한 용접툴의 직접적인 가열로 예열을 할 경우에는 용접툴이 열변형되어 훼손되는 문제가 발생하였고, 소재 내에 용접툴을 삽압하여 마찰회전에 따른 예열을 할 경우에는 용접툴의 열변형과 마모가 발생함은 물론, 소재가 훼손되는 문제점도 있었다.
그리고 제품의 출시를 위하여 휠에 도장을 할 때에 공명홀로 유입된 전처리액이 림 표면으로 흘러나와 도장 불량을 발생시키는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 마그네슘 소재로 이루어진 디스크부와 알루미늄 소재로 이루어진 림부의 접합을 동일한 방향으로 하는 것을 통해, 마그네슘 소재와 알루미늄 소재의 녹는점 차이에 의한 교반을 원활하게 이룸으로써 이종소재 간의 접합품질을 향상시킬 수 있는 이종소재 투피스 휠 제조공법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 마찰교반용접기의 회전축에 내설된 가열수단을 이용하여 용접툴을 자동으로 예열할 수 있어 예열에 따른 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 간접 예열 방식으로 인해 의해 용접툴의 훼손이 방지되어 기대 수명을 향상시킬 수 있으며, 온도센서를 통해 용접툴의 온도를 설정범위 내로 일정하게 유지시킴으로써 이종소재의 접합을 균일한 품질로 편리하게 접합할 수 있는 이종소재 투피스 휠 제조공법을 제공하려는 목적이 있다.
아울러 본 발명은 내열성과 내약품성 및 내유성이 우수한 소재로 제작된 마개를 이용하여 공명홀을 마스킹 한 후, 투피스 휠을 도장함으로써 전처리액에 의한 도료의 흐름을 방지함으로써 도장불량을 막을 수 있으며, 마개의 형상구조를 통해 장착과 유지 및 탈착을 용이하게 하여 작업성을 향상시킬 수 있는 이종소재 투피스 휠 제조공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 림부와 접합을 이루는 제1접합부를 하부에 구성한 디스크부를 마그네슘 소재로 저압주조하여 제작하는 디스크부 제작단계; 상기 디스크부의 제1접합부와 접하여 중공을 형성하는 제2접합부를 상부에 구성한 림부를 알루미늄 소재로 저압주조한 후, 플로우포밍하여 제작하는 림부 제작단계; 마찰교반용접기의 회전축에 내설된 가열수단를 통해 용접툴을 예열시키는 용접툴 예열단계; 제1, 2접합부 사이에 중공이 형성되도록 디스크부와 림부를 각각 마찰교반용접장비에 장착하는 접합 준비장착단계; 마찰교반용접기의 용접툴을 디스크부와 림부의 외측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비를 이용하여 상기 디스크부와 림부를 반시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부의 외측을 접합하는 접합부 외측접합단계; 마찰교반용접기의 용접툴을 디스크부와 림부의 내측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비를 이용하여 상기 디스크부와 림부를 시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부의 내측을 접합함으로써 이종소재가 접합된 투피스 휠을 형성시키는 접합부 내측접합단계; 상기 투피스 휠의 림부에 형성된 제2접합부를 가공하여 중공과 연통되는 공명홀을 가공하는 공명홀 가공단계; 마개를 이용하여 공명홀을 마스킹하는 마스킹단계; 투피스 휠에 전처리액을 분사한 후, 도장하는 투피스 휠 도장단계; 상기 공명홀에서 마개를 분리함으로써 투피스 휠 제작을 완료하는 투피스 휠 제작완료단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이종소재 투피스 휠 제조공법을 제공한다.
본 발명의 이종소재 투피스 휠 제조공법을 이용하면, 마그네슘 소재로 이루어진 디스크부와 알루미늄 소재로 이루어진 림부의 접합을 동일한 방향으로 하는 것을 통해, 마그네슘 소재와 알루미늄 소재의 녹는점 차이에 의한 교반을 원활하게 이루어, 이종소재 간의 접합품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 마찰교반용접기의 회전축에 내설된 가열수단을 이용하여 용접툴을 자동으로 예열할 수 있어 예열에 따른 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 간접 예열 방식으로 인해 의해 용접툴의 훼손이 방지되어 기대 수명을 향상시킬 수 있으며, 온도센서를 통해 용접툴의 온도를 설정범위 내로 일정하게 유지시킬 수 있어 이종소재의 접합을 균일한 품질로 편리하게 접합할 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명은 내열성과 내약품성 및 내유성이 우수한 소재로 제작된 마개를 이용하여 공명홀을 마스킹 한 후, 투피스 휠을 도장함으로써 전처리액에 의한 도료의 흐름을 방지하여 도장불량을 막을 수 있으며, 마개의 형상구조를 통해 장착과 유지 및 탈착을 용이하게 하여 작업성을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 이종소재 투피스 휠 제공공법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 디스크부 제작단계에서 제작된 디스크부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 림부 제작단계를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 가열수단이 구비된 마찰교반용접기를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 마찰교반용접장비에 디스크부와 림부가 장착된 상태를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 접합부 외측접합단계를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명의 접합부 내측접합단계를 도시한 상태도.
도 8은 본 발명의 중공이 형성된 투피스 휠에 공명홀을 형성하고 마개를 장착하려는 상태를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 마개를 도시한 사시도.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 이종소재 투피스 휠 제조공법에 관한 것으로, 림부(20)와 접합을 이루는 제1접합부(11)를 하부에 구성한 디스크부(10)를 마그네슘 소재로 저압주조하여 제작하는 디스크부 제작단계(S10); 상기 디스크부(10)의 제1접합부(11)와 접하여 중공(30)을 형성하는 제2접합부(21)를 상부에 구성한 림부(20)를 알루미늄 소재로 저압주조한 후, 플로우포밍하여 제작하는 림부 제작단계(S20); 마찰교반용접기(100)의 회전축(110)에 내설된 가열수단(200)를 통해 용접툴(101)을 예열시키는 용접툴 예열단계(S30); 제1, 2접합부(11, 21) 사이에 중공(30)이 형성되도록 디스크부(10)와 림부(20)를 각각 마찰교반용접장비(300)에 장착하는 접합 준비장착단계(S40); 마찰교반용접기(100)의 용접툴(101)을 디스크부(10)와 림부(20)의 외측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비(300)를 이용하여 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 반시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부(11, 21)의 외측을 접합하는 접합부 외측접합단계(S50); 마찰교반용접기(100)의 용접툴(101)을 디스크부(10)와 림부(20)의 내측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비(300)를 이용하여 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부(11, 21)의 내측을 접합함으로써 이종소재가 접합된 투피스 휠(50)을 형성시키는 접합부 내측접합단계(S60); 상기 투피스 휠(50)의 림부(20)에 형성된 제2접합부(21)를 가공하여 중공(30)과 연통되는 공명홀(40)을 가공하는 공명홀 가공단계(S70); 마개(60)를 이용하여 공명홀(40)을 마스킹하는 마스킹단계(S80); 투피스 휠(50)에 전처리액을 분사한 후, 도장하는 투피스 휠 도장단계(S90); 상기 공명홀(40)에서 마개(60)를 분리함으로써 투피스 휠(50) 제작을 완료하는 투피스 휠 제작완료단계(S100);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하에서는 디스크부 제작단계(S10)와, 림부 제작단계(S20)와, 용접툴 예열단계(S30)와, 접합 준비장착단계(S40)와, 접합부 외측접합단계(S50)와, 접합부 내측접합단계(S60)와, 공명홀 가공단계(S70)와, 마이킹단계(S80)와, 투피스 휠 도장단계(S90)와, 투피스 휠 제작완료단계(S100)로 이루어진 본 발명의 이종소재 투피스 휠 제조공법에 대해 보다 상세히 설명한다.
첫째, 디스크부 제작단계(S10)은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 중앙에 형성되는 허브와 상기 허브를 중상으로 방사향으로 연결되는 스포크를 구성하는 디스크부(10)를 제작하기 위한 단계로서, 통상의 저압주조를 통해 제작되며, 경량화와 내구성 및 내약품성 향상을 위하여 마그네슘(Mg) 소재로 제작된다.
그리고 상기 디스크부(10)의 가장자리에는 하측 방향으로 돌출 형성되는 제1접합부(11)가 더 포함되어 구성되는데, 상기 제1접합부(11)는 림부(20)와의 접합시 접합부위에 중공(30)을 형성시키기 위하여 구성되며, 상기 중공(30)은 주행시 발생하는 소음을 저감시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 경량화에 도움을 주는 작용을 한다.
위와 같이 저압주조를 통해 디스크부(10)를 제작한 다음에는, 열처리 후, 가공을 통하여 디스크부(10)의 배면부를 살빼기하여 무게를 가볍게 하는 경량화 작업을 함과 동시에, 제1접합부(11)를 매끄럽게 하는 작업을 하여 디스크부(10)의 제작을 완료한다.
둘째, 림부 제작단계(S20)는 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이 알루미늄(Al) 소재로 저압주조하여 원통형상의 림부(20)를 제작하는 단계로서, 상부에는 디스크부(10)의 제1접합부(11)와 접합되는 것을 통해 내부에 중공(30)을 형성시키는 제2접합부(21)를 구성한다.
위와 같이 저압주조를 통해 림부(20)를 주물 제작한 다음에는, 열처리 후, 플로우포밍(Flow Forming)하는 작업을 함으로써 림부(20)의 조직을 치밀하게 함과 동시에, 불순물 및 기포가 형성되는 것을 억제 시키는 과정을 거치고, 가공을 통하여 내부에 형성된 가스포크(25)를 절단함과 더불어, 제2접합부(21)를 매끄럽게 하는 작업을 하여 림부(20)의 제작를 완료한다.
그리고 상기 디스크부 제작단계(10)와 림부 제작단계(20)는 각각 별도의 공정이므로, 순서가 뒤바뀌어도 상관없으며, 여러 대의 주조기를 이용하여 동시에 제작하는 것도 가능할 것이다.
셋째, 도 1 또는 도 4, 5에 도시된 바와 같이 용접툴 예열단계(S30)는 위와 같이 이종소재로 제작된 디스크부(10)와 림부(20)를 마찰교반용접장비(300)를 이용하여 용이하게 접합할 수 있도록 용접툴(101)을 예열하는 단계로서, 마찰교반용접장비(300)에 구성된 마찰교반용접기(100)에 내설된 가열수단(200)을 통해 용접툴을 예열시킨다.
여기서 마찰교반용접장비(300)는 디스크부(10)와 림부(20)를 각각 잡은 상태로 안정적으로 회동시킬 수 있도록 되어 있을 뿐만 아니라, 내측면 접합을 위하여 틸팅 가능한 구조로 되어 있으며, 이러한 마찰교반용접장비(300)는 선행기술문헌에 기재된 통상의 장비이므로 자세한 설명은 생략한다.
아울러 마찰교반용접기(100)는 종래에 공지된 바와 같이 상기 마찰교반용접장비(300)의 상측에 배치되어 회동 및 승강작동하는 구성으로, 승강수단(130)과, 상기 승강수단(130)에 결합되어 회전축(110)을 회동시키는 회동수단(120)과, 상기 회동수단(120) 내에 구성되어 회전축(110)과 연동하며 하측에 용접툴(101)이 연결되어 설치되는 설치봉(140)과, 상기 회전축(110)의 하부에 결합되어 용접툴(101)을 보호하는 홀더(150)를 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명에서는 상기 마찰교반용접기(100)에 용접툴(101)을 예열시키는 가열수단(200)이 포함되어 구성됨으로써 용접툴(101)의 변형이나 훼손 발생 없이 설정된 온도로 일정하게 유지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는데, 이는 상기 가열수단(200)을 마찰교반용접기(100)의 회전축(110) 하단부에 내설되는 히터로 구성하는 것을 용이하게 이룰 수 있으며, 용접툴(101)을 항상 일정한 온도로 유지시킬 수 있도록 상기 홀더(150)의 내측면에는 가열된 온도를 감지하는 온도센서가 더 포함되어 구비되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명을 이용하면, 상기 디스크부(10)와 림부(20)의 접합에 있어 용접툴(101)의 설정온도를 225℃ 내외로 설정함으로써 온도센서(210)에 의해 작동하는 가열수단(200)인 히터의 구동을 자동 조절할 수 있으므로 상기 용접툴(101)의 온도를 우수한 접합품질을 얻을 수 있는 200℃ ~ 250℃로 항상 일정하게 유지할 수 있게 될 뿐만 아니라, 상기 홀더(150)를 통해 열을 전달받는 용접툴(101)의 간접 예열을 통해 상기 용접툴(101)에 변형이 생기거나 훼손되는 것을 방지할 수 있으므로 기대수명이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 마찰교반용접기(100)의 회전축(110) 하단부에 접하도록 결합되어 가열수단(200)을 통해 열을 전달받는 홀더(150)의 표면에는 열전도 향상을 위한 도금(220)처리가 됨으로써 가열수단에서 발생한 열을 보다 효과적으로 전달받아 확산시킬 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
그리고 본 발명에서는 용접툴 예열단계(S30)를 디스크부 제작단계(S10)와, 림부 제작단계(S20)를 이은 세 번째 단계로 설명하였으나, 용접툴(101)의 설정된 온도에 따라 가열수단(200)인 히터와 온도센서(210)에 의해 자동으로 예열되므로, 이종소재 투피스 휠(50)을 연속 반복적으로 제조하는 중에는 특정 단계와 관계없이 예열될 수 있을 것이며, 이로 인해 예열에 따른 별도의 시간이 요구되지 않아 작업시간을 단축할 수 있게 되는 장점을 가진다.
넷째, 접합 준비장착단계(S40)는 도 1 또는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 디스크부 제작단계(S10)와, 림부 제작단계(S20)를 통해 제작된 디스크부(10)와 림부(20)를 상기 마찰교반용접장비(300)에 장착하여 서로 접합시킬 준비를 하는 단계로서, 제1, 2접합부(11, 21) 사이에 중공(30)이 형성되게 하는 것을 특징으로 하며, 이는 공지된 통상의 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
다섯째, 접합부 외측접합단계(S50)는 도 1 또는 도 6에 도시된 바와 같이 디스크부(10)에 구성된 제1접합부(11)의 외측면과 림부(20)에 구성된 제2접합부(21)의 외측면 즉, 제1, 2접합부(11, 21)의 외측 접합부위를 마찰 교반하여 서로 접합시키는 단계로서, 이종소재 간의 녹는점 차이에 의한 교반이 원활하게 이루어질 수 있도록 디스크부(10) 및 림부(20)의 회동방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
즉, 승강수단(130)을 통해 제1, 2접합부(11, 21)의 외측 접합부위에 밀착되는 용접툴(101)을 회동수단(120)을 통해 시계방향으로 회동되게 한 상태에서, 디스크부(10)와 림부(20)를 동시 회동시키는 마찰교반용접장비(300)의 회전구동부(310)를 통해, 마그네슘 소재로 제작된 디스크부(10)와 알루미늄 소재로 제작된 림부(20)를 반시계방향으로 회전시키는 것에 의해 이루어지며, 상기와 같은 회동에 의하면, 마찰 교반에 의해 녹는점이 다소 낮은 마그네슘 소재의 디스크부(10)가 녹는점이 다소 높은 알루미늄 소재의 림부(20) 방향으로 밀리면서 마찰교반이 이루어지므로 이종소재로 이루어진 디스크부(10)와 림부(20)의 접합품질을 우수하게 할 수 있게 된다.
여섯째, 접합부 내측접합단계(S60)는 도 1 또는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 접합부 외측접합단계(S50)와 동일한 방법을 이용하여, 제1, 2접합부(11, 21)의 내측 접합부위를 마찰 교반하여 서로 접합시키는 단계로서, 위와 동일한 방향으로 마찰 교반을 이룰 수 있도록 용접툴(101)을 시계방향으로 회동되게 한 상태에서, 디스크부(10)와 림부(20)를 시계방향으로 회전시킴으로써 마찰 교반하여 투피스 휠(50)의 형상을 만든다.
이는 상기 제1, 2접합부(11, 21)의 내측면의 접합시 마찰 교반되는 방향이 접합부 외측접합단계(S50)와 반대 방향으로 즉, 녹는점이 다소 높은 알루미늄 소재의 림부(20)가 녹는점이 다소 낮은 마그네슘 소재의 디스크부(10)로 밀리는 것에 의해 마찰 교반이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 그러한 것으로, 이종소재 간의 우수한 접합품질을 얻을 수 있도록 회전구동부(310)를 통해 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 시계방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기와 같이 제1, 2접합부(11, 21)의 내측면을 접합하기 위해서는 상기 마찰교반용접기(100)가 수직방향으로만 움직이는 것에 의해 디스크부(10)와 림부(30)를 틸팅시켜야 할 것이며, 이러한 마찰교반용접장비(300)의 틸팅 방법은 종래에 공지된 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
일곱째, 공명홀 가공단계(S70)는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 상기와 같은 마찰교반용접을 통해 제작된 투피스 휠(50)을 가공하여 중공(30)과 연통되는 공명홀(40)을 형성하는 단계로서, 림부(20)의 외측에 형성된 제2접합부(21)를 관통가공함으로써 중공(30)과 연통되게 형성할 수 있을 것이며, 상기 공명홀(40)은 마개(60)가 완전히 밀착된 상태로 유지될 수 있도록 제2접합부(21)의 표면에 가공되어 형성되는 언더컷(41)과, 상기 언더컷(41)에 일체로 형성되어 중공(30)과 연통되는 관통홀(43)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기와 같은 공명홀(40) 가공시에는 투피스 휠(50)의 표면을 가공하여 접합부위 등을 매끄럽게 하는 가공 작업이 수반되어야 할 것이다.
여덟째, 마스킹단계(80)는 도장시 공명홀(40)로 전처리액이 유입되는 것을 차단하는 것을 통해 도장불량이 발생하는 것을 방지하는 단계로서, 마개(60)를 이용하여 공명홀(40)을 마스킹하는 단계이다.
여기서 상기 마개(60)는 도장 건조로의 온도를 견딜 수 있는 재질로 제작되어야 하므로, 불소고무를 주 원료로 하여 제작되는 것이 바람직한데, 본 발명에서는 상기 마개(60)가 바이턴(Viton) 86중량%와, 카본(C) 11중량%와, 마그네슘(Mg) 2중량%와, 칼슘(Ca) 1중량%를 혼합하여 제작되는 것을 특징으로 하며, 이에 따르면, 상기 마개(60)의 내열성과 내약품성 및 내유성이 우수해져 최대 286℃까지 올라가는 도장 건조로(미도시)에서도 형상의 변형이 생기지 않아 편리한 사용을 이룰 수 있게 된다.
또한, 상기 마개(60)는 공명홀(40)에 장착시 임의로 움직이지 않게 할 수 있음과 더불어, 작업자에 의한 탈착을 용이하게 이룰 수 있도록 구성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 마개(60)를 하측 테두리에 필렛(fillet : F1)을 형성하여 공명홀(40)의 언더컷(41)에 밀착되는 헤드(61)와, 상기 헤드(61)의 하측으로 돌출되어 관통홀(43)에 끼워지는 축(63)과, 체결을 위하여 상기 축(63)의 끝단에 구성되는 걸림돌기(65)로 구성하는 것으로 용이하게 이룰 수 있다.
아울러 도장 완료 후, 상기 마개(60)를 용이하게 탈착할 수 있도록 상기 걸림돌기(65)의 형상을 특정하는 것이 바람직한데, 이는 상기 걸림돌기(65)의 하부 중앙에 홈(66)을 형성시킨 후, 상기 홈(66)을 중심으로 하여 축(63)의 가장자리에 등 간격으로 이격되어 다수로 구성되게 하는 것으로 용이하게 이룰 수 있을 것이며, 상기 축(63)의 끝단과 접하는 부분 즉, 공명홀(40)의 관통홀(43) 하부에 걸리는 부분에는 필렛(fillet : F2)이 형성되도록 함으로써 작업자가 외력을 가했을 시, 마개(60)를 보다 쉽게 탈착할 수 있게 하는 것이 더욱 바람직하다.
더불어, 상기 마개(60)에는 작업자가 탈착을 더욱 용이하게 이루게 할 수 있는 구성이 더 포함될 수도 있는데, 이러한 구성은 상기 마개(60)의 헤드(61) 상부로 돌출되는 손잡이와 같은 돌부(69)를 더 포함하여 구성하는 것으로써 용이하게 이룰 수 있을 것이며, 이때 상기 돌부(69)와 헤드(61) 사이에 집게 형상의 통상의 마개분리기(미도시)를 손쉽게 끼워 넣을 수 있는 턱(68)을 더 포함하여 형성시킴으로써 마개(60)를 더욱 용이하게 탈착시킬 수도 있을 것이다.
아홉째, 투피스 휠 도장단계(S90)는 가공완료된 투피스 휠(50)을 상품화하기 위하여 도장 처리하는 단계로서, 도장의 품질향상을 위해 전처리액을 분사한 다음, 분체도장과 같은 통상의 도장을 이루고, 건조로를 이용하여 도장도료를 완전히 건조 시킴으로써 완료한다.
열째, 투피스 휠 제작완료단계(S100)는 도장이 완료된 투피스 휠(50)의 공명홀(40)에서 마개(60)를 분리하여 투피스 휠의 제품제작을 완료하는 단계로서, 작업자의 손 또는 통상의 집게와 같은 마개분리개를 이용하여 손쉽게 이룰 수 있다.
다시 말해서 본 발명의 이종소재 투피스 횔 제조공법을 이용하면, 마그네슘 소재로 이루어진 디스크부와 알루미늄 소재로 이루어진 림부의 접합을 동일한 방향으로 하는 것을 통해 이종소재 간의 접합품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가열수단을 이용하여 용접툴을 자동으로 예열하여 작업시간을 단축할 수 있음은 물론, 간접 예열 방식으로 인해 의해 용접툴의 훼손이 방지되어 기대 수명을 향상시킬 수 있고, 온도센서를 통해 용접툴의 온도를 설정범위 내로 일정하게 유지시킴으로써 이종소재의 접합을 균일한 품질로 편리하게 접합할 수 있음과 더불어, 전처리액에 의한 도료의 흐름을 방지하여 도장불량을 막을 수 있으며, 마개의 형상구조를 통해 장착과 유지 및 탈착을 용이하게 하여 작업성을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
10 : 디스크부 11 : 제1접합부
20 : 림부 21 : 제2접합부 25 : 가스포크
30 : 중공
40 : 공명홀 41 : 언더컷 43 : 관통홀
50 : 투피스 휠
60 : 마개 61 : 헤드 63 : 축 65 : 걸림돌기 66 : 홈 68 : 턱 69 : 돌부 F1, F2 : 필렛
100 : 마찰교반용접기 110 : 회전축 120 : 회동수단 130 : 승강수단 140 : 설치봉 150 : 홀더
200 : 가열수단 210 : 온도센서 220 : 도금
300 : 마찰교반용접장비 310 : 회전구동부

Claims (3)

  1. 림부(20)와 접합을 이루는 제1접합부(11)를 하부에 구성한 디스크부(10)를 마그네슘 소재로 저압주조하여 제작하는 디스크부 제작단계(S10);
    상기 디스크부(10)의 제1접합부(11)와 접하여 중공(30)을 형성하는 제2접합부(21)를 상부에 구성한 림부(20)를 알루미늄 소재로 저압주조한 후, 플로우포밍하여 제작하는 림부 제작단계(S20);
    마찰교반용접기(100)의 회전축(110)에 내설된 가열수단(200)를 통해 용접툴(101)을 예열시키는 용접툴 예열단계(S30);
    제1, 2접합부(11, 21) 사이에 중공(30)이 형성되도록 디스크부(10)와 림부(20)를 각각 마찰교반용접장비(300)에 장착하는 접합 준비장착단계(S40);
    마찰교반용접기(100)의 용접툴(101)을 디스크부(10)와 림부(20)의 외측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비(300)를 이용하여 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 반시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부(11, 21)의 외측을 접합하는 접합부 외측접합단계(S50);
    마찰교반용접기(100)의 용접툴(101)을 디스크부(10)와 림부(20)의 내측 접합지점에 위치시킨 상태로 시계방향으로 회동시킴과 동시에, 마찰교반용접장비(300)를 이용하여 상기 디스크부(10)와 림부(20)를 시계방향으로 회전시켜 제1, 2접합부(11, 21)의 내측을 접합함으로써 이종소재가 접합된 투피스 휠(50)을 형성시키는 접합부 내측접합단계(S60);
    상기 투피스 휠(50)의 림부(20)에 형성된 제2접합부(21)를 가공하여 중공(30)과 연통되는 공명홀(40)을 가공하는 공명홀 가공단계(S70);
    마개(60)를 이용하여 공명홀(40)을 마스킹하는 마스킹단계(S80);
    투피스 휠(50)에 전처리액을 분사한 후, 도장하는 투피스 휠 도장단계(S90);
    상기 공명홀(40)에서 마개(60)를 분리함으로써 투피스 휠(50) 제작을 완료하는 투피스 휠 제작완료단계(S100);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이종소재 투피스 휠 제조공법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열수단(200)은 마찰교반용접기(100)의 회전축(110) 하단부에 구성되어 상기 회전축(110)에 결합되는 홀더(150)를 통해 용접툴(101)로 열을 전달하는 히터로 이루어지되, 상기 홀더(150)에는 온도센서(210)가 더 포함되어 구성됨으로써 히터에 의해 가열되는 용접툴(101)을 설정온도로 일정하게 유지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 이종소재 투피스 휠 제조공법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공명홀(40)은 제2접합부(21)의 표면에 가공되어 형성되는 언더컷(41)과, 상기 언더컷(41)에 일체로 형성되어 중공(30)과 연통되는 관통홀(43)로 이루어지고,
    상기 마개(60)는 내열성과 내약품성 및 내유성을 가진 탄성체로 제작되되, 하측 테두리에 필렛(F1)을 형성시켜 공명홀(40)의 언더컷(41)에 밀착되는 헤드(61)와, 상기 헤드(61)의 하측으로 돌출되어 관통홀(43)에 끼워지는 축(63)과, 체결을 위하여 상기 축(63)의 끝단에 구성되어 중공에 위치되는 걸림돌기(65)로 구성되며,
    상기 걸림돌기(65)는 탈착이 용이하도록 중앙에 형성된 홈(66)을 중심으로 하여 축(63)의 가장자리에 등 간격으로 이격되어 다수로 구성되고, 축(63)과 접하는 부분에는 필렛(F2)을 형성한 것을 특징으로 하는 이종소재 투피스 휠 제조공법.
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